Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Math: 63. C# - 3층 구조의 신경망 [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 19075
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일

(시리즈 글이 6개 있습니다.)
Math: 59. C# - 웨이트 벡터 갱신식을 이용한 퍼셉트론 분류
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11938

Math: 60. C# - 로지스틱 회귀를 이용한 분류
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11955

Math: 61. C# - 로지스틱 회귀를 이용한 선형분리 불가능 문제의 분류
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11962

Math: 62. 활성화 함수에 따른 뉴런의 출력을 그리드 맵으로 시각화
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11966

Math: 63. C# - 3층 구조의 신경망
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11969

Math: 64. C# - 3층 구조의 신경망(분류)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11981




C# - 3층 구조의 신경망

아래의 책에 보면,

실체가 손에 잡히는 딥러닝
; http://www.yes24.com/Product/Goods/74258238

3층 신경만을 표현한 파이썬 용 소스 코드가 나오는데 다음과 같습니다.

# http://nanya-kanya.net/index.php/1232/#outline__1_29

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

X = np.arange(-1.0, 1.0, 0.2)
Y = np.arange(-1.0, 1.0, 0.2)

Z = np.zeros((10, 10))

w_im = np.array([[2.0, -2.0],
                 [1.0, 4.0]])
w_mo = np.array([[1.0],
                 [-1.0]])

b_im = np.array([3.0, -3.0])
b_mo = np.array([0.1])

def middle_layer(x, w, b):
    u = np.dot(x, w) + b
    return 1 / (1 + np.exp(-u))

def output_layer(x, w, b):
    u = np.dot(x, w) + b
    return u

for i in range(10):
    for j in range(10):

        inp = np.array([X[i], Y[j]])
        mid = middle_layer(inp, w_im, b_im)
        out = output_layer(mid, w_mo, b_mo)

        Z[j][i] = out[0]
        
plt.imshow(Z, "gray", vmin = 0.0, vmax = 1.0)
plt.colorbar()
plt.show()

C#으로 표현한 후,

using MathNet.Numerics.LinearAlgebra;
using System;
using System.Linq;

using np = PythonUtils;
using vector = MathNet.Numerics.LinearAlgebra.Vector<double>;
using matrix = MathNet.Numerics.LinearAlgebra.Matrix<double>;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var X0 = np.arange(-1.0, 1.0, 0.2).ToArray();
        var X1 = np.arange(-1.0, 1.0, 0.2).ToArray();

        double[,] Y = new double[X0.Length, X1.Length];

        matrix w_im = GetMatrix(new[] { -4.0, 4.0 }, new[] { -4.0, -4.0 });
        matrix w_mo = GetMatrix(new[] { 1.0 }, new[] { -1.0 });

        vector b_im = GetVector(3.0, -3.0);
        vector b_mo = GetVector(0.1);

        Func<vector, matrix, vector, vector> middle_layer = (x, w, b) =>
        {
            vector u = x * w + b;
            return 1 / (1 + np.exp(-u));
        };

        Func<vector, matrix, vector, vector> output_layer = (x, w, b) =>
        {
            return x * w + b;
        };

        for (int i = 0; i < X0.Length; i++)
        {
            for (int j = 0; j < X1.Length; j++)
            {
                var inp = GetVector(X0[i], X1[j]);
                var mid = middle_layer(inp, w_im, b_im);
                var outp = output_layer(mid, w_mo, b_mo);

                Y[j, i] = outp[0];
            }
        }

        OutputImage("layer3_neuron.png");

        void OutputImage(string fileName)
        {
            Gridmap grid = new Gridmap(371, 371);
            grid.Show(Y, fileName);
        }
    }

    private static Matrix<double> GetMatrix(params double[][] values)
    {
        return CreateMatrix.DenseOfRows(values.Length, values[0].Length, values);
    }

    private static Vector<double> GetVector(params double [] values)
    {
        return CreateVector.DenseOfArray(values);
    }
}

실행해 보면, 좌측의 출력은 matplotlib의 출력이고 우측은 C# 출력입니다.

layer3_neuron.png

제 경우에, 신경망 출력의 값을 단순히 다음과 같이 gray 색으로 보간했는데,

double minX = gridmap.Min();
double maxX = gridmap.Max();

Func<double, double> lerf = (value) =>
{
    return (value - minX) / (maxX - minX);
};

for (int i = 0; i < count; i++)
{
    double h, l, s;
    double r1, g1, b1;

    h = 0;
    l = lerf(gridmap[i]);
    s = 0;

    pl.hlsrgb(h, l, s, out r1, out g1, out b1);
    r[i + 16] = (int)(r1 * 255.0);
    g[i + 16] = (int)(g1 * 255.0);
    b[i + 16] = (int)(b1 * 255.0);
}

matplotlib과 차이가 납니다. 어쩌면 보간 방식의 차이일 수도 있고, HLS to RGB 방식의 차이일 수 있는데 중요한 것은 신경망 출력이 가중치와 편향에 따라 다양해진다는 점이므로 넘어가도 좋겠습니다.

(첨부 파일은 이 글의 예제 코드를 포함합니다.)




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]







[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 7/7/2019]

Creative Commons License
이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이센스에 따라 이용하실 수 있습니다.
by SeongTae Jeong, mailto:techsharer at outlook.com

비밀번호

댓글 작성자
 




... 91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  [105]  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
11299정성태9/9/201719668개발 환경 구성: 330. Hyper-V VM의 Internal Network를 Private 유형으로 만드는 방법
11298정성태9/8/201722955VC++: 119. EnumProcesses / EnumProcessModules API 사용 시 주의점 [1]
11297정성태9/8/201719617디버깅 기술: 96. windbg - 풀 덤프에 포함된 모든 닷넷 모듈을 파일로 저장하는 방법
11296정성태9/8/201722809웹: 36. Edge - "이 웹 사이트는 이전 기술에서 실행되며 Internet Explorer에서만 작동합니다." 끄는 방법
11295정성태9/7/201720210디버깅 기술: 95. Windbg - .foreach 사용법
11294정성태9/4/201719997개발 환경 구성: 329. 마이크로소프트의 CoreCLR 프로파일러 예제 빌드 방법 [1]
11293정성태9/4/201720521개발 환경 구성: 328. Visual Studio(devenv.exe)를 배치 파일(.bat)을 통해 실행하는 방법
11292정성태9/4/201718773오류 유형: 419. Cannot connect to WMI provider - Invalid class [0x80041010]
11291정성태9/3/201720640개발 환경 구성: 327. 아파치 서버 2.4를 위한 mod_aspdotnet 마이그레이션
11290정성태9/3/201723859개발 환경 구성: 326. 아파치 서버에서 ASP.NET을 실행하는 mod_aspdotnet 모듈 [2]
11289정성태9/3/201721507개발 환경 구성: 325. GAC에 어셈블리 등록을 위해 gacutil.exe을 사용하는 경우 주의 사항
11288정성태9/3/201718239개발 환경 구성: 324. 윈도우용 XAMPP의 아파치 서버 구성 방법
11287정성태9/1/201727463.NET Framework: 680. C# - 작업자(Worker) 스레드와 UI 스레드 [11]
11286정성태8/28/201714804기타: 67. App Privacy Policy
11285정성태8/28/201723398.NET Framework: 679. C# - 개인 키 보안의 SFTP를 이용한 파일 업로드파일 다운로드1
11284정성태8/27/201721402.NET Framework: 678. 데스크톱 윈도우 응용 프로그램에서 UWP 라이브러리를 이용한 비디오 장치 열람하는 방법 [1]파일 다운로드1
11283정성태8/27/201717199오류 유형: 418. CSS3117: @font-face failed cross-origin request. Resource access is restricted.
11282정성태8/26/201719648Math: 22. 행렬로 바라보는 피보나치 수열
11281정성태8/26/201721458.NET Framework: 677. Visual Studio 2017 - NuGet 패키지를 직접 참조하는 PackageReference 지원 [2]
11280정성태8/24/201718475디버깅 기술: 94. windbg - 풀 덤프에 포함된 모든 모듈을 파일로 저장하는 방법
11279정성태8/23/201730118.NET Framework: 676. C# Thread가 Running 상태인지 아는 방법
11278정성태8/23/201718254오류 유형: 417. TFS - Warning - Unable to refresh ... because you have a pending edit. [1]
11277정성태8/23/201719485오류 유형: 416. msbuild - error MSB4062: The "TransformXml" task could not be loaded from the assembly
11276정성태8/23/201723810.NET Framework: 675. C# - (파일) 확장자와 연결된 실행 파일 경로 찾기 [2]파일 다운로드1
11275정성태8/23/201732778개발 환경 구성: 323. Visual Studio 설치 없이 빌드 환경 구성 - Visual Studio 2017용 Build Tools [1]
11274정성태8/22/201719341.NET Framework: 674. Thread 타입의 Suspend/Resume/Join 사용 관련 예외 처리
... 91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  [105]  ...